Carichi azotati generati, bilanci di massa ed export netto e regolazione del processo di rimozione del nitrato: una prospettiva a livello di bacino idrografico.

L'eccesso di azoto nelle acque e il cambiamento dello stato trofico di ambienti fluviali, lacustri e marino-costieri sono problemi globali e come tali sono stati recentemente affrontati. In Global Biogeochemical Cycles, 2005, volumi 19 e 20, sono riportati i risultati di una serie di studi in cui vengono presentati modelli di genesi e trasporto dei carichi di azoto nei maggiori bacini idrografici di tutti i continenti del pianeta. Paradossalmente, le stime teoriche hanno un buon riscontro con i dati sperimentali quando le scale di analisi sono enormi (ad esempio in bacini come quello del Mississippi); un aumento degli errori si ha invece nelle analisi su media-piccola scala, a causa della scarsità  delle informazioni sito-specifiche, del massiccio utilizzo di fattori di conversione e tassi ricavati dalla letteratura, molto spesso relativi ad ambienti o situazioni estremamente diverse. Uno stimolo forte derivato dal lavoro di revisione di Global Biogeochemical Cycles ਠl'analisi capillare sul territorio dei processi, un'analisi che aggiorni alle diverse realtà  le dinamiche dell'azoto e permetta di realizzare quadri di sintesi accurati e realistici. In questo contesto si inserisce il lavoro di tesi, che ha come unità  territoriale di riferimento un bacino idrografico (l'Oglio sublacuale, con una estensione di 3700 km2) rappresentativo della realtà  della Pianura Padana e soggetto ad elevate pressioni antropiche. Sono stati analizzati in particolare sia processi su vasta scala (bilanci di massa dell'azoto e principali processi di trasporto e trasformazione di questo elemento) sia processi a livello microbico (gradienti redox, attività  batteriche ossico-anossiche a scala submillimetrica e implicazioni per ritenzione e dissipazione dell'azoto inorganico). I principali prodotti del lavoro di tesi sono 4: 1) Analisi a scala di bacino dei bilanci azotati, calcolo del surplus nei suoli agricoli e dell'export dal bacino, discussione dei possibili sink interni al sistema sia nella porzione terrestre che in quella acquatica. Sono confermati il disaccoppiamento tra agricoltura e zootecnia, l'enorme eccesso di azoto rispetto alla capacità  assimilativa delle colture, l'irrilevanza dei processi dissipativi nelle aree umide ed il ruolo potenziale di sink del reticolo idrografico secondario e delle fasce riparie associate. Elisa Soana E., Racchetti E., Bartoli M., Viaroli P. Soil nitrogen budget, net export and internal sinks in lower Oglio River watershed (northen Italy). (sottomesso a Enviornmental Management) 2) Rimozione dell'azoto in aree umide perifluviali a diverso grado di connessione idraulica con il corpo idrico principale. Viene dimostrata l'importanza dell'alimentazione delle aree umide per garantire elevati tassi di denitrificazione: nelle aree umide perifluviali i tenori di azoto nitrico sono infatti i principali fattori di regolazione del processo. La rimozione potenziale dell'azoto nelle aree non collegate ਠelevata ma inespressa. Racchetti E., Bartoli M., Soana E., Longhi D., Christian R.R., Pinardi M., Viaroli P., 2009. Influence of hydrological connectivity of riverine wetlands on denitrification and other microbial transformations of nitrogen. (accettato con revisioni da Biogeochemistry) 3) Variazioni nel chimismo delle acque interstiziali in relazione alla colonizzazione di una macrofita radicata sommersa (Vallisneria spiralis L.). La macrofita utilizzata per questi esperimenti ਠin grado di colonizzare substrati soffici ad elevato carico organico e di trasferire ai sedimenti grandi quantità  di ossigeno attraverso la rizosfera. Sono riportati i feedback positivi sullo stato redox dei sedimenti e sulla ritenzione di azoto in biomassa. Racchetti E., Bartoli M., Ribaudo C., Longhi D., Naldi M., Iacumin P., Viaroli P. Short term effects of V.spiralis colonisation on porewater features in river sediments (sottomesso a Hydrobiologia) 4) Denitrificazione accoppiata alla nitrificazione nella rizosfera di V. spiralis. In esperimenti condotti stagionalmente in sedimenti colonizzati da macrofite lungo un gradiente di eutrofizzazione viene dimostrato l'effetto della macrofita nel favorire la dissipazione dell'azoto inorganico mediante denitrificazione accoppiata alla nitrificazione. Questo effetto ਠmaggiore nelle ore di luce rispetto alle ore di buio, probabilmente a seguito del maggiore trasporto di ossigeno nella rizosfera. Racchetti E., Ribaudo C., Longhi D., Bartoli M. Nitrification coupled denitrification in the rhizosphere of V. spiralis in an mesotrophic and eutrophic river segment. (In preparazione per Freshwater Biology) In definitiva, i risultati conseguiti permettono di affermare che il bacino del fiume Oglio sublacuale ਠfortemente impattato dall'attività  agrozootecnica ma conserva importanti sink interni dell'azoto, al momento non ancora sufficientemente identificati. L'export al bacino confinante, sebbene elevato, rappresenta infatti una frazione piccola del carico totale generato. L'impiego di tecniche isotopiche potrebbe essere di aiuto nel chiarire gli aspetti lacunosi di questa ricerca. Le evidenze ottenute indicano nel riciclo dell'azoto dalle acque profonde (fontanili, risorgive) verso il reticolo secondario un loop potenzialmente importante, cosଠcome importanti appaiono i processi di assimilazione e dissipazione nel reticolo minore durante il periodo irriguo. La forte contrazione della superficie delle aree umide e la pensilità  di molti degli ambienti perifluviali relitti si traduce in quote irrilevanti di azoto perso per denitrificazione, nonostante i risultati di questo lavoro indichino che gli ambienti umidi studiati hanno tassi areali tra i maggiori riportati nella letteratura. Un aspetto applicativo che scaturisce da questo risultato sta nel garantire un adeguato approvvigionamento idrico e un collegamento laterale tra fiume e aree umide perifluviali e nell'incentivare sul territorio la creazione di aree con suoli saturi d'acqua. Per concludere, il controllo dei carichi inquinanti, la maggiore trasparenza delle acque ed il mantenimento almeno in alcuni tra i canali del reticolo secondario dell'invaso, potrebbe permettere la ricolonizzazione di macrofite pregiate come V. spiralis. Questa specie stolonifera, negli esperimenti e nelle manipolazioni condotte sul campo ed in laboratorio, si ਠrivelata estremamente “rustica” ed in grado di sopportare trasferimenti, piantumazioni in substrati organici ed acque con tenori elevati di nutrienti. Questa pianta promuove elevata qualità  dei sedimenti superficiali, rallenta il riciclo delle forme azotate inorganiche ed accelera la dissipazione del nitrato in eccesso tramite denitrificazione.